申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2024-03-12

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN118171704A

主分类号：G06N3/06

分类号：G06N3/06;G06N3/065;G01C21/20

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.11#公开

摘要：本发明属于仿生导航领域，公开了一种基于多尺度网格细胞激活矩阵二范数的矢量导航模型。首先，借助多尺度网格细胞表征空间所建立的激活矩阵，提出利用不同空间位置处的激活矩阵差的二范数来量化不同位置间的差异，并设定阈值与二范数比较作为两个激活矩阵是否匹配的标准；其次，利用线性前瞻对由当前位置前往目标位置的可能方向进行搜索，预测这些方向上一系列位置的网格细胞激活矩阵，获取与目标激活矩阵匹配的矩阵对应的位置所在的方向；最后，移动载体沿着该方向直线运动，实时计算移动载体运动过程中不同空间位置对应的网格细胞激活矩阵，直至与目标激活矩阵匹配。本发明提供了一种利用网格细胞激活矩阵二范数进行量化计算，进而产生移动指令，从而执行矢量导航的方法，可以有效获取航向信息，缩短运动行程，提高导航效率。

主权项：1.一种基于多尺度网格细胞激活矩阵二范数的矢量导航模型，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据网格细胞的网格尺度及网格相位建立空间位置与网格细胞激活矩阵之间的映射关系，实现对空间的神经表征；用于表征空间位置的网格模块共有M＝10个，网格模块的网格尺度之间存在关系如式1所示，其中sii＝1,2,…,M表示第i个网格模块的网格尺度大小，sM＝0.25m为最小的网格尺度，α＝1.4为相邻模块网格尺度之间的比例因子：si＝sMαM-i1每个网格模块中的网格细胞数目为NGC＝20个，每个网格模块中的20个网格细胞的空间相位p均匀映射到0～2π之间，如式2所示，j＝1,2,…,NGC表示网格模块中网格细胞的序列号； 将各个网格模块内的网格细胞放电建模为一个泊松过程，其放电率函数如式3所示，式中，ri,j表示第i个网格模块中第j个网格细胞的激活程度，Start表示初始位置处的坐标值，si表示第i个网格模块的网格尺度，pi,j表示第i个网格模块中第j个网格细胞的空间相位，rmax＝30Hz表示该模型中网格细胞的最大激活水平，其为对动物大脑中网格细胞真实放电率的简化；由此，所有网格细胞的激活水平被调谐到0～30Hz的范围内； 初始位置处的网格细胞激活矩阵RStart由所有网格细胞的激活程度r组成，如式45所示；式中，表示第i个网格模块在初始位置的放电率向量，其中，i＝1,2,…,M；表示第i个网格模块中第j个网格细胞在初始位置的激活程度数值，该数值由式3计算得到，其中，j＝1,2,…,NGC； 步骤二：利用线性前瞻对前往目标位置的可能方向进行搜索，预测沿着这些方向一系列位置处对应的网格细胞激活矩阵，并与目标位置的网格细胞激活矩阵进行比对；在二维空间下，每个位置在x和y方向上各对应一个网格细胞激活矩阵，因此，所预测位置处的网格细胞激活矩阵用RCurrent＝[RCurrent_x,RCurrent_y]表示，目标位置处的网格细胞激活矩阵用RGoal＝[RGoal_x,RGoal_y]表示，并计算预测位置与目标位置处网格细胞激活矩阵差的二范数norm＝[normx,normy]，即normx＝||RGoal_x-RCurrent_x||26normy＝||RGoal_y-RCurrent_y||27步骤三：将所计算得到的norm值与设定的阈值δ进行比对，找出正确的航向；若某个方向的某个位置处同时满足公式8及公式9，则该方向即为前往目标位置的正确航向；若某个方向预测的一系列位置均不能同时满足公式8和公式9，则沿该方向无法到达目标位置，需要更新航向角，重新利用线性前瞻进行预测；normx≤δ8normy≤δ9步骤四：获取正确航向后，移动载体开始沿该方向直线移动，直至到达目标位置；移动载体在直线移动过程中，每隔一段时间采样计算载体当前位置的网格细胞激活矩阵RCurrent，并与目标位置处的网格细胞激活矩阵比对计算二范数值，当norm≤δ时，则到达目标位置，需停止移动；通过以上步骤，即获取由当前位置到目标位置的正确航向，并引导移动载体沿着该航向直线导航至目标位置。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 基于多尺度网格细胞激活矩阵二范数的矢量导航模型

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